بررسي رفتار تغيير شكل داغ يك آلياژ گاما تيتانيوم آلومينايد

كارشناسي ارشد

آلياژهاي تيتانيوم آلومينايد معرف دسته¬ي منحصربفردي از مواد فلزي پيشرفته به¬نام آلياژهاي بين فلزي منظم هستند. هدف اصلي براي توسعه¬ي اين آلياژها، كاهش وزن و افزايش دماي كاري قطعات مورد استفاده در موتورهاي هوايي است. چرا كه با افزايش نسبت نيروي پيشرانش به وزن، كارايي موتورهاي هوايي افزايش مي¬يابد. به¬علت قابليت كارپذيري پايين آلياژهاي تيتانيوم آلومينايد، لازم است تا آلياژهايي با تركيب شيميايي مختلفي توليد شوند و قابليت كارپذيري آن¬ها بررسي شود. از اين رو در پژوهش حاضر، يك آلياژ گاما تيتانيوم آلومينايد جديد طراحي و توليد شده¬است و رفتار تغيير شكل داغ آن مورد بررسي قرار گرفته¬است. ذوب¬سازي آلياژ گاما تيتانيوم آلومينايد با تركيب شيميايي Ti-44Al-5Nb-1.5Zr-1Cr-1B-0.17(La,Ce) (درصد اتمي)، با استفاده از كوره¬ي قوس در محيط خلا (mbar3-10) انجام شد و سپس با ذوب مجدد تكه¬هايي از شمش ريختگي، قطعات استوانه¬اي به¬روش ريخته¬گري مكشي توليد شدند. عمليات حرارتي همگن¬سازي تحت فشار قطعات استوانه¬اي ريختگي به¬وسيله¬ي پرس ايزواستاتيك داغ به مدت hr4 در دماي °C1000 و فشار MPa100 اجرا¬شده¬است. آزمايش¬هاي فشار داغ در دماهاي °C1150-900 با نرخ¬هاي كرنش s-11/0-001/0، تا كرنش 7/0 صورت گرفته¬است. از شبكه عصبي مصنوعي به¬منظور مدلسازي منحني¬هاي سيلان استفاده شده¬است. ريزساختار نمونه¬ها توسط ميكروسكوپ¬هاي نوري (OM) و الكتروني روبشي (SEM) مورد بررسي قرار گرفته¬است. همچنين از پراش پرتوي ايكس (XRD) و طيف¬سنج پرتوي ايكس تفرق انرژي (EDS) براي شناسايي فازها و تركيبات موجود در ريزساختار استفاده شده¬است. نتايج حاصل از بررسي‏¬هاي ريزساختاري نشان مي¬دادند كه با اعمال فرآيند تغيير شكل در دماي °C900، استحاله¬ي فازي TiAl/Ti3Al→TiAl+TiAl3/Ti2AlNb اتفاق مي¬افتد و ساختار هم¬محور لايه¬اي حاوي فازهاي TiAl و Ti3Al به دانه¬هاي كشيده¬شده و مجزايي از نوع فازهاي TiAl3 و Ti2AlNb تبديل مي-شود. با افزايش دماي تغيير شكل تا دماهاي °C950 و °C1000، فاز Ti2AlNb حذف و از كسر حجمي فاز TiAl3 كاسته مي¬شود. در دماي °C1050، استحاله¬ي فازي TiAl/Ti3Al→TiAl+Ti19Al6 رخ مي¬دهد و اولين دانه¬هاي تبلور مجدديافته نيز در ريزساختار به¬وجود مي¬آيند. با افزايش دماي تغييرشكل تا دماهاي °C1100 و °C1150، كسر حجمي دانه¬هاي تبلور مجدديافته افزايش مي¬يابد. افزايش نرخ كرنش در دماهاي °C1100 و °C1150، منجر به كاهش كسر حجمي دانه¬هاي تبلور مجدديافته نيز شده¬است. به¬علاوه، در دماي °C1100 و نرخ كرنش s-1 1/0، استحاله¬ي فازي TiAl/Ti3Al→TiAl+Ti1.335Al2.665 و در دماي °C1150 و نرخ¬هاي كرنش s-1 001/0 و s-1 01/0، استحاله¬ي فازي TiAl/Ti3Al→TiAl+AlNb2 اتفاق مي¬افتد. بررسي منحني¬هاي سيلان حاكي از آن است كه در اكثر منحني¬هاي حاصل از آزمايش فشار، سه قسمت كارسختي، كارنرمي و پايا وجود دارد. اگرچه در برخي از منحني¬هاي سيلان، بخش پايا مشاهده نشد و در برخي از منحني¬هايي كه داراي بخش پايا بودند، كارسختي ثانويه نيز رخ داده¬است. آلياژ مورد مطالعه داراي حساسيت نرخ كرنش مثبت و حساسيت دمايي منفي است و مدلسازي منحني¬هاي سيلان توسط شبكه عصبي مصنوعي با دقت 999/0 صورت پذيرفته¬است.

192058

دانشگاه علم و صنعت ايران

شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

دكتر حسين عربي - دكتر سيد محمد علي بوترابي